833
.pdfКанада. Канадские нормы имеют трехуровневую структуру: Национальные строительные нормы, дополняющие эти нормы строительные указания на уровне территорий и дополнения на уровне городов и муниципалитетов. В 1990 г. государственная комиссия по строительным и противопожарным нормам пришла к выводу, что существующая в стране система становится все более громоздкой и приводит к неоправданному удорожанию строительства, что в конечном счете ослабляет канадские позиции в мировой экономике.
В 1994 г. была создана рабочая группа по долговременному развитию нормирования в строительстве. В 1995 г. в своем отчете группа сделала вывод о целесообразности внесения в нормы функциональноориентированного подхода. Была разработана канадская модель функциональных норм, которая вошла в действующие нормы IRCC, принятые в 1996 г. Нормы состоят из двух разделов – A и B. В разделе A оговариваются основные принципы строительства (такие как создание здоровых условий, безопасность, доступность для маломобильных групп и т.п.) и соответствующие функциональные требования к зданиям и сооружениям (например, для безопасности это прочность конструкций, пожарная безопасность и т.п.). В разделе B приводятся количественные характеристики выполнения функциональных требований, а также описание решений, обеспечивающих выполнение этих условий. При этом подразумевается, что существуют другие решения, также обеспечивающие выполнение заданных требованийдругими средствами.
Япония. Регулированием в области строительства занимается министерство землеустройства, инфраструктуры и транспорта на основании закона о стандартизации в строительстве. С 1950-х гг. строительные нормы в Японии были очень конкретными и жесткими. С конца 1980-х гг. в стране развернулась критика такого подхода, приводящего к необоснованному удорожанию строительства и ограничениям в проектировании. В 1982 г. министерство развернуло исследовательский проект по реформе системы нормирования, который завершился в 1994 г. разработкой проекта новой системы нормирования в проектировании пожарной безопасности зданий. После доработки и уточнений соответствующие функционально-ориентированные изменения были внесены в закон о стандартизации в 2000 г.
Россия. В России до 2003 г., до выхода закона о техническом регулировании, проектирование и строительство на федеральном уровне
161
Стр. 161 |
ЭБ ПНИПУ (elib.pstu.ru) |
одновременно нормировали и контролировали несколько государственных институтов: Госстрой, выпускающий строительные нормы
иправила и своды правил, ЦГСН, выпускающий санитарные нормы
иправила, Госстандарт, выпускающий стандарты, УГПС, выпускающий нормы пожарной безопасности, природоохранные ведомства и т.д. Все эти нормы одновременно обязательны для применения, хотя не всегда между собой хорошо сочетаются. При этом часть норм и стандартов являются строго предписывающими, другие по существу можно назвать функционально-ориентированными документами. Область применения предписывающих правил российских строительных норм ограничена (например, жилые здания не более 25 этажей, общественные здания не выше 50 м и не глубже одного этажа, промышленные здания не выше 10 этажей). Только при этом методология и принципы разработки этих дополнительных мероприятий достаточно слабо документированы и разъяснены широкому кругу практикующих проектировщиков, также отсутствуют общедоступные инженерные методики и руководства для выполнения соответствующих исследований и расчетов. После вступления в силу закона о техрегулировании развитие прежней, во многом устаревшей системы остановлено и в переходный период до выпуска регламентов действуют только положения норм, касающихся требований безопасности. В связи с этим многие СНиПы, своды правил, стандарты частично действуют, а частично нет. К сожалению, до сих пор никто не провел четкую границу между действующими и недействующими положениями норм.
Изучив схему нормирования до введения закона о техрегулирова-
нии (2003 г.), можно отметить следующее:
1.Нет связи между законом и другими нормативными документами. В градостроительном кодексе нет требований к зданиям или ссылки на другой закон, где они есть. Соответственно документы второго уровня не выполняют требования закона в части реализации его какихлибо конкретных требований, а устанавливают свои требования для соответствующего вида зданий или конструкций.
2.На втором уровне присутствует много разных норм разных типов, разработанных разными ведомствами, не всегда скоординированными между собой. В любой момент можно добавить какой-либо документ СНиП, ПБ или СанПин, и он сразу станет обязательным для исполнения. Нет главных нормативных документов, которые упорядочивали бы подчиненные им документы.
162
Стр. 162 |
ЭБ ПНИПУ (elib.pstu.ru) |
3. Внутри групп документов второго уровня также нет иерархии. Например, есть (был) СНиП на стальные конструкции, железобетонные, каменные, деревянные и т.д. При этом нет документа (СНиПа), в которых бы оговаривались требования к конструкциям как таковым.
После введения закона о техрегулировании у схемы российских строительных норм можно отметить следующие недостатки:
1.На втором уровне схемы присутствуют несколько технических регламентов, имеющих одинаковый статус закона. И число регламентов в принципе не ограничено. Можно сказать, что опять в системе строительных норм нет вершины иерархии.
2.На данный момент не прослеживается связь между градостроительным кодексом и строительными регламентами – первым и вторым уровнями.
3.Сложная схема взаимодействия документов третьего и второго уровня. Уже отмечалось, что проекты различных регламентов основываются на разных подходах и не очень скоординированы. Это очевидно, что будет достаточно сложно разработать лаконичные и понятные строительные правила, удовлетворяющие нескольким нескоординированным регламентам и связывающие их положения с традиционными российскими СНиПами и стандартами [43].
9.2.Современные тенденции в проектировании
истроительстве высотных зданий
Все большее развитие получает в крупных городах строительство высотных зданий. Обусловливается это высокой стоимостью земельных участков, ограниченностью городских площадей, интенсивным ростом населения и другими причинами. Накопленный за рубежом опыт говорит о том, что с учетом стоимости земли оптимальными по экономическим показателям являются 30–50-этажные здания. Здания большей этажности возводят исходя из соображений престижности, архитектурной значимости или дороговизны земельных участков.
При всей очевидной экономической целесообразности высотное строительство в российских городах не ведется в достаточном объеме. Одной из причин является отсутствие на федеральном уровне технических регламентов проектирования и строительства высотных комплексов и недостаток опыта их строительства. Остаются открытыми вопро-
163
Стр. 163 |
ЭБ ПНИПУ (elib.pstu.ru) |
сы строительного надзора за высотными объектами и взаимодействия федеральных и городских структур в этой области.
К числу проблем, возникающих при проектировании и строитель-
стве высотных зданий, можно отнести следующие:
1.Оправданная градостроительная и функционально-типологичес- кая необходимость возведения.
2.Предельно допустимая этажность (высотность).
3.Правильный выбор конструктивной системы, схемы и проектных решений.
4.Оптимальная вместимость жилых и нежилых, общественных помещений.
5.Требуемая вместимость автостоянок личного транспорта и их рациональное размещение.
6.Эффективная минимизация угрозы внешней и внутренней опасности разрушения здания за счет создания специальной службы безопасной эксплуатации.
7.Требуемая пожарная и эвакуационная безопасность людей, находящихся в высотных зданиях.
8.Рациональная эффективность современных инженерных решений по жизнеобеспечению и оснащенности здания, энергосбережению
икомфортности обслуживания и т.п.
Из-за сравнительно малого опыта строительства высотных комплексов в России далеко не все из вышеперечисленных факторов к настоящему времени хорошо изучены.
Острейший вопрос при строительстве высотных зданий и комплексов – это обеспечение их энергетическими мощностями. Ввиду сложившегося в городе дефицита электроэнергии необходимо рассмотреть возможность использования альтернативных источников тепло- и энергоснабжения, которые наряду с централизованными будут включены в работу.
Ввиду чрезвычайной загруженности городских магистралей авто-
транспортом, количество которого |
за последние годы увеличилось |
|
в разы и продолжает неуклонно расти, пристальное внимание следует |
||
уделять также и транспортной инфраструктуре территорий высотных |
||
комплексов. |
|
|
Для обеспечения |
безопасности |
проектирования, строительства |
и эксплуатации высотных объектов на территории г. Москвы, напри- |
||
164 |
|
|
Стр. 164 |
ЭБ ПНИПУ (elib.pstu.ru) |
|
мер, в соответствии с распоряжением Госстроя РФ от 28.11.2003 № 19/2195-РП были разработаны и утверждены нормативы высотного строительства [44].
В настоящее время рядом научно-исследовательских, проектных и строительных организаций ведется работа как по созданию нормативной документации для обеспечения антитеррористической защищенности, так и комплексной безопасности и методик расчета устойчивости высотных зданий, предназначенных для разработки градостроительных нормативов, утверждающих их размещение и параметры. Кроме того, этапом, предшествующим разработке проектно-сметной документации, является разработка специальных технических условий по всем разделам проекта, которые утверждаются на техническом совете при администрации города [44].
Можно выделить следующие тенденции перспективного развития высотной застройки:
1.Увеличение геометрических размеров высотных сооружений как по вертикали, так и по горизонтали, формирование мультиструктур, так называемых «вертикальных городов».
2.Объединение как можно большего количества функций в одной пространственной высотной структуре.
3. Автономность высотной структуры как функциональная, так
иэнергетическая.
4.Использование прогрессивных энегоэффективных технологий, использование природных источников энергоснабжения.
5.Использование принципиально новых конструктивных материалов.
6.Возможность трансформирования высотных объектов функционально и структурно.
9.3.Проблемы проектирования и производства работ
вусловиях плотной городской застройки
Внастоящее время условия строительства в крупных городах таковы, что наиболее интенсивно строительные работы ведутся в центральной части населенных пунктов. Отличительной особенностью современного городского строительства является стремление к освоению подземного пространства. Это связано, с одной стороны, с привлека-
165
Стр. 165 |
ЭБ ПНИПУ (elib.pstu.ru) |
тельностью для инвесторов размещения объектов в районах с уже развитой инженерной инфраструктурой и наибольшей концентрацией населения, а с другой стороны, с исторической психологией престижности объектов недвижимости в центральных районах городов.
В этом случае при проектировании зданий и инженерных сооружений, а также при выполнении работ нулевого цикла в условиях плотной городской застройки необходимо решить сложные геотехнические проблемы [45]. Игнорирование этих проблем может привести в лучшем случае к нарушению условий нормальной эксплуатации инженерных сооружений, а в худшем – к аварийным ситуациям и человеческим жертвам.
Современные строительные технологии производства работ нулевого цикла, называемые сегодня в широком кругу специалистов как геотехнологии, позволяют решать любые инженерные задачи строительства и реконструкции. Переход от типового строительства на свободной территории к реконструкции и новому строительству в сложных условиях плотной городской застройки – это актуальная задача для всех участников современного строительного комплекса. Согласно Европейскому международному стандарту Eurocode 7 (Geotechnics), подобное строительство относится к наиболее сложной геотехнической категории (III). Работы нулевого цикла в данных условиях оказываются самыми дорогими. Анализ аварий последних лет, произошедших у нас в стране и за рубежом, показывает, что свыше 70 % «отказов» зданий происходит по причине ошибок на стадии геотехнических работ.
Первая проблема, с которой приходится сталкиваться строителям при освоении геотехнического пространства в условиях плотной застройки, – это подготовка территории будущей площадки строительства. Данная проблема достаточно сложная и требует решения нескольких задач:
1. Оценка геотехнической ситуации строительства. Она должна включать в себя комплексные инженерно-геологические и инженерноэкологические изыскания с учетом возможных геодинамических процессов и явлений, а также оценку состояния грунтов основания и фундаментов вблизи существующих зданий и сооружений. Такой подход необходим, так как за время эксплуатации построенных зданий, как правило, происходит изменение гидрологической и геологической обстановки. В пределах будущей площадки строительства меняются
166
Стр. 166 |
ЭБ ПНИПУ (elib.pstu.ru) |
прочностные и деформативные свойства грунтового массива. Кроме того, необходимо оценить техническое состояние фундаментов существующих зданий с точки зрения возможности восприятия ими части давлений от вновь устраиваемых зданий.
2.Разработка мероприятий по предотвращению возможных разрушений расположенных вблизи зданий во время производства геотехнических работ и выбора щадящей технологии работ нулевого цикла. Игнорирование данного этапа неминуемо приведет к возникновению нежелательных аварийных ситуаций.
3.Перенос существующих коммуникаций с учетом нового строительства.
Вторая важная проблема – это выбор типа и конструкции фундамента будущего сооружения. При выборе фундаментов в стесненных условиях строительства необходимо учитывать сложное напряженнодеформируемое состояние грунтового массива, которое возникает из-за взаимного влияния существующих и вновь возводимых зданий. Кроме того, необходимо грамотно подобрать конструкцию нового фундамента
иосуществить его устройство с учетом не только геологических условий строительства, но и с учетом возможного влияния новых фундаментов на уже существующие. В составе проекта должен быть выполнен прогноз геотехнической обстановки как на этапе строительства, так
ина этапе нормативного срока эксплуатации здания. В этом случае при производстве геотехнических работ необходимо соблюдать определенный технологический регламент, который заключается в создании параметров щадящих режимов производства работ, обеспечении надлежащего контроля за качеством работ нулевого цикла и обеспечении геотехнического мониторинга. Основные позиции технологического регламента должны содержаться в проекте организации работ, а в более уточненном виде – в проекте производства работ.
Третья важная проблема – стоимость устройства фундаментов. Известно, что стоимость выполнения геотехнических работ составляет от 10 до 40 % общей стоимости СМР по зданию, в зависимости от сложности геологических условий и уровня ответственности сооружения. С учетом выполнения всех перечисленных выше требований понятно, что производство работ нулевого цикла в условиях плотной городской застройки потребует от инвестора значительных вложений, нежели при строительстве аналогичных сооружений на свободных площадках.
167
Стр. 167 |
ЭБ ПНИПУ (elib.pstu.ru) |
В этом случае для того чтобы сохранить привлекательность для инвестора такого проекта с точки зрения быстрой окупаемости капитальных вложений, необходимо устраивать такие виды фундаментов, которые обеспечивают высокую рентабельность используемого земельного участка. Этого можно добиться, используя современные геотехнологии, такие как «стена в грунте», грунтовые анкера, высоконапорное закрепление грунтов, армирование оснований, устройство CFA-свай и т.д., которые позволяют эффективно использовать подземное пространство под зданиями, а также дают возможность передать значительные полезные нагрузки от тяжело нагруженных сооружений на грунтовое основание.
Четвертая проблема – это выполнение геотехнических работ по устройству фундаментов. Возведение зданий в непосредственной близости от существующих сооружений является несравнимо более сложной задачей, чем строительство отдельно стоящего дома. Как показывает опыт строительства в крупных населенных пунктах, несоблюдение требований к правилам проведения работ нулевого цикла на застроенных территориях приводит к недопустимым деформациям существующих зданий (трещины в несущих стенах, перекос лестничных маршей, сдвиг перекрытий и т.п.), вплоть до их полного разрушения. В особенности, опасность возникновения аварийной ситуации возникает при строительстве на структурно-неустойчивых и техногенных грунтах. Наиболее сложными геотехническими работами можно считать разработку вблизи существующих зданий котлованов, особенно с применением технологий водопонижения грунтовых вод; строительство вблизи существующих малоэтажных зданий новых со значительными нагрузками на основание; передачу динамических нагрузок на основание существующего здания при погружении свай или шпунта.
В настоящее время вошло в практику проведение численного моделирования влияния нового строительства на окружающую застройку, выполняемое специалистами с использованием программных комплексов. Для выполнения достоверного прогноза влияния возведения подземного сооружения на окружающую застройку перед проектировщиком в первую очередь возникает вопрос выбора программного обеспечения. Для большинства геотехников очевидно, что численное моделирование должно осуществляться с использованием специализированного геотехнического программного обеспечения. Самой распро-
168
Стр. 168 |
ЭБ ПНИПУ (elib.pstu.ru) |
страненной ошибкой является применение общестроительных пространственных конечно-элементных программ для описания механической работы грунта. В большинстве случаев такие программы реализуют упругие модели, которые в принципе не способны адекватно описывать упругопластическую работу грунтов основания. Такие важные процессы, как ползучесть, дилатансия или упрочнение грунтов при приложении нагрузки, общестроительными конечно-элементными программами вообще никак не могут быть описаны.
Достоверное численное моделирование обычно выполняется с использованием специализированного геотехнического программного обеспечения. Особенно широкое применение в РФ получила программа Plaxis. Уже больше десяти лет специалисты НИИОСПа и других организаций с использованием указанной программы выполняли численный прогноз, результаты которого в большинстве случаев хорошо коррелировались с данными последующего мониторинга.
Программа Plaxis ориентирована на решение сложных геотехнических задач, возникающих на этапах строительства, эксплуатации и реконструкции сооружения. Указанный пакет программ позволяет решать задачи в плоской и пространственной постановке методом конечных элементов. Удобный интерфейс и развитая библиотека конечных элементов, в которой представлено большое количество моделей, описывающих механическую работу грунта, делают указанную программу универсальным инструментом инженера-геотехника.
Проектными организациями используются и различные другие программные комплексы. Например, программа FLAC (Itasca Company), создавшая универсальный расчетный геотехнический инструмент, широко применяемый зарубежными специалистами и ООО «Инженерное бюро Юркевича» в России. Имеются и другие отечественные и зарубежные программные разработки.
НПО «Геореконструкция-Фундаментпроект» разработало специализированную геотехническую программу FEM models, предназначенную для расчета любых по сложности строительных конструкций совместно с грунтовыми основаниями. Программа прошла достаточно большую апробацию в сложных инженерно-геологических условиях Санкт-Петербурга.
Количество специализированных геотехнических программ растет, и большинство из них находит свою область применения. После прове-
169
Стр. 169 |
ЭБ ПНИПУ (elib.pstu.ru) |
дения численного моделирования может быть решен вопрос о необходимости усиления фундаментов или несущих конструкций существующего здания. На основании численного моделирования могут быть определены габариты «зоны влияния строительства», а также размеры участка, на котором необходимо проведение работ по усилению оснований и фундаментов.
В настоящее время имеется значительное количество способов усиления оснований и фундаментов зданий. В небольшой главе невозможно полно и детально отобразить все возможное многообразие этих методов. Основные методы по усилению фундаментов можно разделить на следующие группы:
1.Различные способы химического закрепления грунтов основания: силикатизация (однорастворная и двухрастворная), смолизация
ицементация грунтов, закрепление материалами типа «Microdur».
2.Усиление фундаментов путем устройства буровых свай (микро-
свай).
3.Усиление фундаментов методом задавливания свай.
4.Усиление фундаментов и оснований с использованием струйной технологии по классической технологии и технологии типа mini-jet или mono-jet (рис. 36).
Рис. 36. Пример применения струйной технологии для устройства ограждения котлована (фото с сайта http://zeminteknolojileri.com)
170
Стр. 170 |
ЭБ ПНИПУ (elib.pstu.ru) |